JP6792462B2 - マウントフランジ端面状態確認治具 - Google Patents

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本発明は、切削ブレードが装着されるマウントフランジの環状端面の状態を検出するためのマウントフランジ端面状態確認治具に関する。
半導体ウェーハ等の板状の被加工物を個々のチップに分割するために、回転軸に円盤状の切削ブレードを固定して構成される切削ユニットを備えた切削装置が用いられている。そして、回転軸に対する切削ブレードの固定は、スピンドルに装着されるマウントフランジと呼ばれる固定具を介して行われる。
例えば、スピンドルに固定される切削ブレードがハブタイプのブレードである場合に、ハブ基台のアルミを含む異物が切削ブレードを挟持固定する挟持面となるマウントフランジの環状端面に固着されてしまうこと等により、マウントフランジの環状端面が平坦でなくなってしまう場合がある。そして、環状端面の平坦性が失われると、切削ブレードが回転軸の軸心に対して傾いた状態で回転軸に装着されてしまい、回転時に切削ブレードがばたつくことで被加工物の精密な加工ができなくなるという問題がある。
そこで、上記問題を解消するために、マウントフランジの環状端面の修正(例えば、特許文献1参照)を適宜実施して、切削ブレードによる被加工物の精密な加工が実施できる状態を保っている。
特開2009−297855号公報
マウントフランジの環状端面の修正とともに行うマウントフランジの環状端面の平坦度の確認は、環状端面にダイヤルゲージを当接させ、マウントフランジを回転させてゲージの接触針を環状端面全周に接触させることで行っていた。しかし、上記ダイヤルゲージを使用する確認方法は手間が掛かるという問題がある。
よって、上記問題を鑑みると、マウントフランジの環状端面の平坦度等が所望の状態となっているか否かをより容易に確認できるようにするという課題がある。
上記課題を解決するための本発明は、スピンドルの先端に固定されて切削ブレードが装着されるマウントフランジの環状端面の状態を確認するためのマウントフランジ端面状態確認治具であって、該マウントフランジは、該スピンドルの先端に配設されて切削ブレードの嵌合孔に嵌合するボス部と、該ボス部の後端から径方向外側に突出して形成されるとともに前面に環状端面を有し、該環状端面の内周側と該ボス部との間に環状凹部を備えたフランジ部と、を備え、該マウントフランジ端面状態確認治具は、該環状端面の全面に当接する当接面を有するとともに該ボス部が収容される収容穴が形成された本体を備え、該本体には、該環状凹部に対応する位置に形成された開口と、一端が該開口に連通するとともに他端が吸引源に接続された吸引路と、が形成されるとともに該環状端面と該当接面とからのエアのリークの有無を検出するリーク検出手段と、を備えたマウントフランジ端面状態確認治具である。
本発明に係るマウントフランジ端面状態確認治具は、マウントフランジの環状端面の全面に当接する当接面を有するとともにマウントフランジのボス部が収容される収容穴が形成された本体を備え、本体には、環状凹部に対応する位置に形成された開口と、一端が開口に連通するとともに他端が吸引源に接続された吸引路と、が形成されるとともに環状端面と当接面とからのエアのリークの有無を検出するリーク検出手段と、を備えており、マウントフランジの環状端面の平坦度を検査する際に、マウントフランジのボス部を治具の収容穴に収容させ、かつ、マウントフランジの環状端面の全面に治具の当接面を当接させた状態で吸引源を作動させるだけで、環状端面と当接面との間のエアのリークの有無によって環状端面の平坦度を確認できるため、従来に比べてより容易に環状端面の平坦度を確認できる。
また、従来とは異なり、ダイヤルゲージを使用することなく環状端面の平坦度を確認することができるため、従来において発生し得る問題、すなわち、例えば、ダイヤルゲージを誤って過度に環状端面に押し当てた状態でマウントフランジを回転させることで、かえって環状端面を傷付けてしまい平坦度を悪くしてしまうという問題も発生しない。
切削ユニットの一例を示す分解斜視図である。 マウントフランジ端面状態確認治具の構造を示す断面図である。 マウントフランジ端面状態確認治具の収容穴にマウントフランジのボス部を収容している状態を示す断面図である。 マウントフランジの環状端面の全面に治具の当接面を当接させた状態で吸引源を作動させて、環状端面と当接面とからのエアのリークの有無を検出している状態を示す断面図である。
図1に示す切削ユニット6は、半導体ウェーハ等の被加工物に切削加工を施す切削装置に備えられるユニットであり、例えば、回転可能なスピンドル621を備えるスピンドルユニット62と、スピンドル621に着脱可能に装着されるマウントフランジ61と、マウントフランジ61を介してスピンドル621に装着される切削ブレード60とを少なくとも備えている。
切削ブレード60は、例えば、ハブブレードであり、円環板状に形成され中央に嵌合孔600cを備えるアルミニウム製の基台600と、基台600の外周側にダイヤモンド砥粒等を適宜のバインダーにより固定することで形成された環状の切り刃601とを備える。
図1に示すように、スピンドルユニット62のスピンドルハウジング620中には、Y軸方向の軸心を備え図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル621が回転可能に収容されている。スピンドル621の先端部は、スピンドルハウジング620から前方(+Y方向側)に突出しており、マウントフランジ61を取り付けることができるようになっている。スピンドル621の先端部には、ネジ穴621aが設けられている。
マウントフランジ61は、切削ブレード60の嵌合孔600cに嵌合するボス部610と、ボス部610の後端から径方向外側に突出して形成されたフランジ部611とを備えており、その中心には、スピンドル621が嵌合する嵌合孔613が厚み方向(Y軸方向)に向かって貫通形成されている。ボス部610はフランジ部611よりも小径に形成されており、ボス部610の側面には雄ねじ610cが形成されている。
フランジ部611の前面の外周側には環状の端面611aが形成されており、この環状端面611aは、切削ブレード60の基台600を挟持する挟持面となり、高い平坦度を備えている。環状端面611aの幅は、切削ブレード60の基台600の形状及び大きさ等によって適宜な大きさが採用される。環状端面611aの内周側とボス部610との間には環状の凹部611bが形成されている。
マウントフランジ61の嵌合孔613にスピンドル621に挿嵌した後、スピンドル621のネジ穴621aにマウントフランジ固定ボルト64を螺合することによって、マウントフランジ61をスピンドル621に装着することができる。さらに、切削ブレード60の嵌合孔600cにマウントフランジ61のボス部610を嵌合させると、マウントフランジ61のボス部610は、切削ブレード60の基台600内から+Y方向側に突き出た状態になる。そして、ブレード固定ナット63をボス部610の雄ねじ610cに螺合させて締め付けることにより、切削ブレード60が、ブレード固定ナット63とマウントフランジ61のフランジ部611の環状端面611aとによりY軸方向両側から挟まれて固定され、スピンドル621に装着された状態になる。そして、図示しないモータによりスピンドル621が回転駆動されることに伴って、切削ブレード60も高速回転する。
上記マウントフランジ61の環状端面611aが所望の平坦度を有しているかを確認するために用いられる図2に示すマウントフランジ端面状態確認治具3は、環状端面611aの全面に当接する当接面304を有するとともにボス部610が収容される収容穴305が形成された本体30を備えている。
本体30は、例えば、基台部30Aと基台部30Aの前面300(図2における−Y方向側の面)に固定され上記当接面304を有する当接部30Bとから構成されている。基台部30Aの前面300の中央領域には、ピストン機構収容孔300aが+Y方向側に向かって穿つように形成されており、ピストン機構収容孔300aの底面(図2における−Y方向側の面)にはボルト穴300cが形成されている。基台部30Aの前面300の外周側の領域には固定ネジ303が螺合するネジ穴300bが形成されている。
当接部30Bの前面301の中央領域には、凸部302が−Y方向側に向かって突き出るように形成されており、前面301は、この凸部302によって環状の段差が1段形成された状態になっている。凸部302の中央領域にはマウントフランジ61のボス部610が収容される収容穴305がY軸方向に向かって貫通形成されており、凸部302の環状の当接面304よりも一段へこんだ環状面には、固定ネジ303を挿通させる固定ネジ挿通穴301bがY軸方向に向かって貫通形成されている。
当接部30Bの背面(図2において+Y方向側の面)を基台部30Aの前面300に接触させ、固定ネジ挿通穴301bとネジ穴300bとを重ね合わせて、固定ネジ303を固定ネジ挿通穴301bに通してネジ穴300bに螺合させることにより、図2に示すように基台部30Aに当接部30Bを固定することができる。
環状の当接面304は、例えば、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)がコーティングされた高硬度かつ高い平坦度を備える平坦面となっており、フランジ部611の環状端面611aよりも大きな面積を備えている。
マウントフランジ61の環状凹部611bに対応する位置、すなわち、例えば凸部302の当接面304よりも内周側の位置には、円形の開口306が形成されている。開口306の外径は、例えば、環状凹部611bの内径よりも大きくかつ環状凹部611bの外径よりも小さくなっており、マウントフランジ61のボス部610をマウントフランジ端面状態確認治具3の収容穴305に収容した状態において、環状凹部611bの一部と開口306の一部とがY軸方向において対向する状態になる。そして、開口306には、吸引路307の一端が連通している。
図2に示す例において、吸引路307は、例えば、開口306に連通し当接部30Bの内部を当接部30Bの厚み方向に向かって所定距離延びた後、さらに下方に向かって延び当接部30Bの外側面に開口する内部流路307aと、内部流路307aに連通するエルボ管307bと、エルボ管307bに接続されフレキシブルチューブ又は金属配管等から構成される外部流路307cとから構成されている。外部流路307cの他端、すなわち吸引路307の他端は、真空発生装置及びコンプレッサー等から構成される吸引源308に連通している。
例えば、外部流路307c上には、吸引源308側から順に、吸引源308が生み出す吸引力の吸引路307への供給と遮断とを切り替えるソレノイドバルブ308aと、マウントフランジ61の環状端面611aとマウントフランジ端面状態確認治具3の当接面304とからのエアのリークの有無を検出するリーク検出手段31とが配設されている。リーク検出手段31は、例えば、吸引路307を流れるエアの流量を測定する流量計(フロートを備える面積式流量計等)又は吸引路307内に流れるエアの圧力を測定する圧力計等である。なお、ソレノイドバルブ308a及びリーク検出手段31の配設箇所並びに吸引路307の構成については、本実施形態に限定されるものではない。
図2に示すように、ボス部610が収容される収容穴305の外径は、基台部30Aのピストン機構収容孔300aの外径と同径であり、かつ、マウントフランジ61のボス部610の外径より僅かに大きくボス部610が嵌合する大きさとなっている。基台部30Aに当接部30Bが固定されている状態において、収容穴305の中心とピストン機構収容孔300aの中心とは合致している。
例えば、マウントフランジ端面状態確認治具3の本体30の内部にはピストン機構32が配設されている。ピストン機構32は、収容穴305からピストン機構収容孔300aにかけて本体30の内部を移動する可動部材32Aと、可動部材32Aに軸通された固定軸323とを備えている。固定軸323の軸心はY軸方向になっており、その中心にボルト323aが挿通されている。そして、このボルト323aがピストン機構収容孔300aの底面に形成されたボルト穴300cに螺合することで、固定軸323はピストン機構収容孔300aの底面に固定されている。可動部材32Aは、固定軸323にガイドされてY軸方向に往復移動可能となっている。
略円筒状の可動部材32Aは、マウントフランジ61のボス部610が当接する後端部320と、後端部320に結合する前端部321とを備えている。図2に示すように、後端部320の外径は、収容穴305内を摺動可能な大きさに定められている。前端部321は、外側面に一段段差が形成されており、この段差部分とピストン機構収容孔300aの底面との間には、圧縮コイルバネ324が配設されている。圧縮コイルバネ324の一端は、ピストン機構収容孔300aの底面に固定されており、そのもう一端は、上記段差部分に固定されている。そして、圧縮コイルバネ324の内周側には、固定軸323及び前端部321の+Y方向側の先端部分となる小径の部位が挿通されている。
後端部320の背面(図2における−Y方向側の面)には、ボス部610の環状の先端が当接する。また、該背面の内周側の根元部分には、ゴム樹脂等からなる円環状のOリング320aが配設されている。
図1に示すスピンドル621が図示しないモータに回転駆動されることに伴って、切削ブレード60が回転すると、マウントフランジ61の環状端面611aと切削ブレード60の基台600との間には摺れが発生する場合がある。この摺れによって発生する摩擦熱により、基台600のアルミニウムの一部が環状端面611aに溶着し、これが固まることで環状端面611aに微小な突出部分が形成されてしまい環状端面611aの平坦度が粗くなっている場合がある。
そこで、以下に、図2に示すマウントフランジ端面状態確認治具3により、切削加工において既に使用したマウントフランジ61の環状端面611aの状態を確認していく。また、その際の作業手順及びマウントフランジ端面状態確認治具3の各構成要素の動作について詳述していく。なお、本確認作業を実施する際に、本実施形態においてはマウントフランジ61がスピンドル621から取り外された状態となっているが、マウントフランジ61がスピンドル621に取り付けられた状態で、本確認作業を実施してもよい。
まず、図2に示すように、マウントフランジ61が、マウントフランジ端面状態確認治具3の近くに搬送され、マウントフランジ61のボス部610の中心がマウントフランジ端面状態確認治具3の収容穴305の中心におおよそ位置するように位置付けられる。次いで、マウントフランジ61を+Y方向側に移動させ、図3に示すようにボス部610を収容穴305に収容していく。
ボス部610の環状の先端面を可動部材32Aの後端部320の背面に当接させた後、さらに、マウントフランジ61を+Y方向側に移動させることで、ボス部610が収容穴305にさらに収容されていく。また、ボス部610に押されて可動部材32Aが+Y方向に移動し、当初自然長であった圧縮コイルバネ324が可動部材32Aの前端部321の段差部分により押圧され収縮し、かつ、可動部材32Aを−Y方向側に押し戻そうとする付勢力を蓄える。なお、本実施形態においては、Oリング320aにより、ボス部610が後端部320を+Y方向側に押す際に、ボス部610が傷ついてしまうことが防がれる。
図4に示すように、マウントフランジ61をさらに+Y方向側に移動させることで、マウントフランジ61の環状端面611a全面をマウントフランジ端面状態確認治具3の当接部30Bの当接面304に当接させ、マウントフランジ61に対して+Y方向側に向かう所定の押圧力が掛けられた状態を維持する。なお、当接面304は、DLCコーティングが施されているため、環状端面611aに微小な突出部分が存在している場合であっても、当接面304がこの微小な突出部分によって窪んでしまうことはなく、当接面304は高い平坦度を保つことができる。
図4に示すように、マウントフランジ61の環状凹部611bの一部に対して開口306の一部が対面した状態となる。次いで、ソレノイドバルブ308aによって吸引源308と吸引路307とが連通した状態に設定され、吸引源308が吸引を行うことで、開口306から吸引源308へと向かう方向のエアの流れが発生する。このエアの流れが発生することで、開口306上にはマウントフランジ61を吸引する吸引力が発生する。
環状端面611aに微小な突出部分が存在しない場合には、環状端面611aと当接面304との間には隙間が存在しない状態となる。そのため、環状端面611aと当接面304との間からエアのリーク、すなわち、環状端面611aと当接面304との間から外気の吸引は行われず、したがって開口306から吸引路307への新たなエアの吸引も行われない。なお、ボス部610は収容穴305に嵌合していることに加えて、Oリング320aによりボス部610と後端部320との間に隙間が形成されないため、マウントフランジ61の嵌合孔613を経由する外気の吸引も発生しない。このように、マウントフランジ端面状態確認治具3はマウントフランジ61によって密閉された状態であるため、所定時間経過後、吸引路307内のエア流量が所定の値(例えば、0(L/分)又は、リーク検出手段31の測定誤差等を考慮した0(L/分)より僅かに大きな値)まで低下する。そして、例えば、リーク検出手段31には、予め、この所定のエア流量値が基準値として設定されている。
これに対して、環状端面611aに切削ブレード60の基台600のアルミが付着していることで、環状端面611aに微小な突出部分が複数形成されている場合には、環状端面611aと当接面304との間には微小な隙間が形成されることになる。そのため、環状端面611aと当接面304との間からエアのリーク、すなわち、環状端面611aと当接面304との間から外気の吸引が行われ、開口306が新たなエアを吸引路307に対して吸引し、吸引路307に新たなエアが流れ込むため、所定時間が経過した後においても、リーク検出手段31が検出する吸引路307内のエア流量値が上記基準値よりも大きくなっている。例えば、リーク検出手段31は、検出した吸引路307内のエア流量値が上記基準値よりも大きくなっている場合には、環状端面611aと当接面304とからのエアのリークがある旨の検出結果を、オペレータが判断できるように図示しないモニター等に表示する。なお、環状端面611aと当接面304との間からエアのリークがない場合の吸引路307内のエア流量値の基準値を予めオペレータが記憶しており、オペレータがリーク検出手段31に表示されるエア流量値を監視し記憶している基準値と比較することで、エアのリークの有無を検出するものとしてもよい。
このように、本発明に係るマウントフランジ端面状態確認治具3は、マウントフランジ61の環状端面611aの全面に当接する当接面304を有するとともにマウントフランジ61のボス部610が収容される収容穴305が形成された本体30を備え、本体30には、マウントフランジ61の環状凹部611bに対応する位置に形成された開口306と、一端が開口306に連通するとともに他端が吸引源308に接続された吸引路307と、が形成されるとともに環状端面611aと当接面304とからのエアのリークの有無を検出するリーク検出手段31と、を備えている。そのため、マウントフランジ61の環状端面611aの平坦度等の状態を確認する際に、マウントフランジ61のボス部610を治具3の収容穴305に収容させ、かつ、マウントフランジ61の環状端面611aの全面に治具3の当接面304を当接させた状態で吸引源308を作動させるだけで、環状端面611aと当接面304との間のエアのリークの有無によって環状端面611aの平坦度の確認、すなわち、例えば、環状端面611aに切削ブレード60の基台600のアルミ付着による微小な突出部分が形成されていることで平坦度が粗くなっていないかどうか等を、従来に比べてより容易に確認できる。
また、従来とは異なり、ダイヤルゲージを使用することなく環状端面611aの平坦度等の状態を確認することができるため、従来において発生し得る問題、すなわち、例えば、ダイヤルゲージを誤って過度に環状端面611aに押し当てた状態でマウントフランジ61を回転させることで、かえって環状端面611aを傷付けてしまい平坦度を悪くしてしまうという問題も発生しない。
マウントフランジ端面状態確認治具3によりマウントフランジ61の環状端面611aの状態を確認した後、吸引源308による吸引を停止する。例えば、環状端面611aに微小な突出部分がほとんど存在しない場合には、環状端面611aと当接面304との間には隙間が存在しない状態となっているため、マウントフランジ61とマウントフランジ端面状態確認治具3と間には真空吸着力が残存している。例えば、本実施形態と異なり、本体30の内部にピストン機構32が配設されていないと仮定すると、オペレータ等がマウントフランジ端面状態確認治具3を−Y方向側に引っ張っても、真空吸着力によりマウントフランジ端面状態確認治具3からマウントフランジ61を容易に取り外せない場合が生じ得る。しかし、本実施形態においては、マウントフランジ端面状態確認治具3の本体30の内部にピストン機構32を配設しているため、可動部材32Aを−Y方向側に押し戻そうとする付勢力を蓄えている圧縮コイルバネ324によって、可動部材32Aが−Y方向側に押し戻される。そのため、マウントフランジ61に加えている+Y方向への押圧力を解除することで、マウントフランジ61をマウントフランジ端面状態確認治具3から自動的かつ容易に取り外すことができる。なお、マウントフランジ端面状態確認治具3は、ピストン機構32が本体30の内部に配設されていない構成であってもよい。
本発明に係るマウントフランジ端面状態確認治具3は本実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている切削ユニット6及びマウントフランジ端面状態確認治具3の形状や構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。
例えば、スピンドル621に装着される切削ブレード60が、ハブブレードではなく、基台を備えない環状のワッシャータイプのブレードであり、ワッシャータイプのブレードが回転することによって、マウントフランジ61の環状端面611aに微小な溝状のきずが形成されることで、環状端面611aの平坦度が粗くなってしまう場合がある。このような微小な溝状のきずが、例えば、マウントフランジ61の環状端面611aの外周側に開口するように形成されている場合には、マウントフランジ61のボス部610を治具3の収容穴305に収容させ、かつ、マウントフランジ61の環状端面611aの全面に治具3の当接面304を当接させた状態で吸引源308を作動させるだけで、環状端面611aと当接面304との間のエアのリークが発生するため、環状端面611aの平坦度が粗くなっていること容易に確認することができる。
3:マウントフランジ端面状態確認治具
30:本体
30A:基台部 300:基台部の前面 300a:ピストン機構収容孔 300b:ネジ穴 300c:ボルト穴 303:固定ネジ
30B:当接部 301:当接部の前面 301b:固定ネジ挿通穴
302:凸部 304:当接面 305:収容穴 306:開口
307:吸引路 307a:内部流路 307b:エルボ管 307c:外部流路
308:吸引源 308a:ソレノイドバルブ
31:リーク検出手段
32:ピストン機構 32A:可動部材 320:後端部 320a:Oリング 321:前端部
323:固定軸 323a:ボルト
324:圧縮コイルバネ
6:切削ユニット
60:切削ブレード 600:基台 600c:嵌合孔 601:切り刃
61:マウントフランジ
610:ボス部 610c:雄ねじ
611:フランジ部 611a:環状端面 611b:環状凹部
613:嵌合孔
62:スピンドルユニット 620:スピンドルハウジング 621:スピンドル 621a:ネジ穴
63:ブレード固定ナット 64:マウントフランジ固定ボルト

Claims (1)

  1. スピンドルの先端に固定されて切削ブレードが装着されるマウントフランジの環状端面の状態を確認するためのマウントフランジ端面状態確認治具であって、
    該マウントフランジは、該スピンドルの先端に配設されて切削ブレードの嵌合孔に嵌合するボス部と、該ボス部の後端から径方向外側に突出して形成されるとともに前面に環状端面を有し、該環状端面の内周側と該ボス部との間に環状凹部を備えたフランジ部と、を備え、
    該マウントフランジ端面状態確認治具は、該環状端面の全面に当接する当接面を有するとともに該ボス部が収容される収容穴が形成された本体を備え、
    該本体には、該環状凹部に対応する位置に形成された開口と、一端が該開口に連通するとともに他端が吸引源に接続された吸引路と、が形成されるとともに該環状端面と該当接面とからのエアのリークの有無を検出するリーク検出手段と、を備えたマウントフランジ端面状態確認治具。
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